염화칼슘의 물리적 성질 및 용도
염화칼슘은 염화이온과 칼슘이온으로 이루어진 염입니다. 무수 염화칼슘은 강한 흡습성을 가지고 있어 도로 먼지 제거제, 토양 개량제, 냉매, 정수제, 접착제 등 다양한 물질의 건조제로 사용됩니다. 또한 화학 시약, 의약품 원료, 식품 첨가물, 사료 첨가제 및 금속 칼슘 제조 원료로도 널리 사용됩니다.
염화칼슘의 물리적 성질
염화칼슘은 무색의 입방정계 결정, 흰색 또는 미색의 과립, 벌집형 블록, 구형, 불규칙 과립, 분말 형태로 존재합니다. 녹는점은 782°C, 20°C에서의 밀도는 1.086 g/mL, 끓는점은 1600°C, 물에 대한 용해도는 740 g/L입니다. 약간의 독성이 있으며, 무취이고 약간 쓴맛이 납니다. 흡습성이 매우 강하고 공기에 노출되면 쉽게 녹습니다.
염화칼슘은 물에 쉽게 용해되며, 용해 시 많은 열을 방출한다(염화칼슘 용해 엔탈피 -176.2cal/g). 수용액은 약산성을 띤다. 알코올, 아세톤, 아세트산에 용해된다. 암모니아 또는 에탄올과 반응하면 각각 CaCl2·8NH3 및 CaCl2·4C2H5OH 착물을 형성한다. 저온에서 용액은 결정화되어 육수화물 형태로 침전되며, 30°C로 가열하면 자체 결정수에 서서히 용해되고, 200°C로 가열하면 점차 수분을 잃고, 260°C로 가열하면 이수화물이 되어 백색의 다공성 무수 염화칼슘이 된다.
무수 염화칼슘
1. 물리적 및 화학적 성질: 무색의 입방정계 결정이며, 흰색 또는 미색의 다공성 블록 또는 과립형 고체이다. 상대 밀도는 2.15이고, 녹는점은 782℃, 끓는점은 1600℃ 이상이다. 흡습성이 매우 강하고, 쉽게 녹으며, 물에 잘 용해되면서 많은 열을 방출한다. 무취이며, 약간 쓴맛이 난다. 수용액은 약산성을 띠고, 알코올, 아크릴산, 아세트산에 용해된다.
2. 제품 용도: 색소 레이크 안료 생산용 침전제로 사용됩니다. 질소, 아세틸렌 가스, 염화수소, 산소 등의 가스 건조제로도 사용됩니다. 알코올, 에테르, 에스테르 및 아크릴 수지의 탈수제로 사용되며, 이들의 수용액은 냉장고 및 냉동 장치의 중요한 냉매입니다. 콘크리트 경화를 촉진하고 시멘트 모르타르의 내한성을 향상시키며, 우수한 부동액입니다. 알루미늄 및 마그네슘 야금의 보호제, 정련제로도 사용됩니다.
플레이크 염화칼슘
1. 물리적 및 화학적 성질: 무색 결정이며, 본 제품은 흰색 또는 미색 결정입니다. 쓴맛이 나며, 흡습성이 강합니다.
상대 밀도는 0.835이며, 물에 쉽게 용해되고, 수용액은 중성 또는 약알칼리성이며, 부식성이 있고, 알코올에는 용해되지만 에테르에는 용해되지 않으며, 260℃로 가열하면 무수물로 탈수됩니다. 다른 화학적 성질은 무수 염화칼슘과 유사합니다.
2. 기능 및 용도: 플레이크 염화칼슘은 냉매로 사용됩니다. 부동액; 녹인 얼음이나 눈; 면직물 마감 및 가공용 난연제; 목재 방부제; 고무 생산 시 접힘제로 사용; 혼합 전분은 접착제로 사용됩니다.
염화칼슘 수용액
염화칼슘 용액은 전도성이 좋고, 물보다 어는점이 낮으며, 물과 접촉 시 열을 발산하고, 흡착 기능이 우수하다는 특징을 가지고 있어, 낮은 어는점 덕분에 다양한 산업 제조 현장과 공공장소에서 사용될 수 있습니다.
염화칼슘 용액의 역할:
1. 알칼리성: 칼슘 이온의 가수분해는 알칼리성이며, 염화 이온의 가수분해 후 생성되는 염화수소는 휘발성입니다.
2. 전도: 용액 내에는 자유롭게 이동할 수 있는 이온이 존재합니다.
3. 어는점: 염화칼슘 용액의 어는점은 물보다 낮습니다.
4. 끓는점: 염화칼슘 수용액의 끓는점은 물보다 높습니다.
5. 증발 결정화: 염화칼슘 수용액의 증발 결정화는 염화수소로 가득 찬 분위기에서 이루어져야 한다.
건조제
염화칼슘은 기체 및 유기 액체의 건조제 또는 탈수제로 사용될 수 있습니다. 그러나 에탄올과 암모니아는 염화칼슘과 반응하여 각각 알코올 착물 CaCl2·4C2H5OH와 암모니아 착물 CaCl2·8NH3를 생성하기 때문에 건조제로 사용할 수 없습니다. 무수 염화칼슘은 공기 흡습제로 사용되는 가정용품의 제조에도 사용될 수 있으며, 수분 흡수제로서 FDA의 승인을 받아 응급 처치 드레싱에 사용되어 상처 부위의 건조를 유지하는 역할을 합니다.
염화칼슘은 중성이기 때문에 산성 또는 알칼리성 기체와 유기 액체를 건조할 수 있을 뿐 아니라, 실험실에서 질소, 산소, 수소, 염화수소, 이산화황, 이산화탄소, 이산화질소 등의 기체를 소량 생산하는 데에도 사용됩니다. 무수 염화칼슘 과립은 건조관의 제습제로 흔히 사용되며, 염화칼슘으로 건조시킨 해조류 재는 탄산나트륨 생산에 사용될 수 있습니다. 일부 가정용 제습기는 공기 중의 습기를 흡수하기 위해 염화칼슘을 사용합니다.
무수 염화칼슘은 모래 도로 표면에 뿌려지며, 무수 염화칼슘의 흡습성을 이용하여 공기 습도가 이슬점보다 낮을 때 공기 중의 수분을 응축시켜 도로 표면을 적셔줌으로써 도로 위의 먼지를 제어합니다.
제빙제 및 냉각조
염화칼슘은 물의 어는점을 낮추는 효과가 있어 도로에 뿌리면 눈의 결빙과 제설을 방지할 수 있지만, 녹는 눈과 얼음에서 나오는 염수는 도로변의 토양과 초목을 손상시키고 포장 콘크리트를 열화시킬 수 있습니다. 염화칼슘 용액은 드라이아이스와 혼합하여 극저온 냉각조를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 막대형 드라이아이스를 염수 용액에 조금씩 넣어 얼음이 생길 때까지 냉각합니다. 냉각조의 온도는 염수 용액의 종류와 농도를 달리하여 안정적으로 유지할 수 있습니다. 염화칼슘은 일반적으로 소금 원료로 사용되며, 염화칼슘은 저렴하고 구하기 쉬울 뿐만 아니라, 염화칼슘 용액의 공융 온도(즉, 용액이 모두 응축되어 과립형 얼음 소금 입자를 형성하는 온도)가 -51.0°C까지 매우 낮기 때문에 농도 조절을 통해 필요한 안정적인 온도를 얻을 수 있습니다. 따라서 조절 가능한 온도 범위는 0°C에서 -51°C까지입니다. 이 방법은 단열 효과가 있는 듀어 병에서 구현할 수 있으며, 듀어 병의 용량이 제한적이고 더 많은 소금 용액을 준비해야 하는 경우에는 일반 플라스틱 용기에 냉각조를 담아 사용할 수도 있으며, 이 경우에도 온도가 더욱 안정적입니다.
칼슘 이온의 공급원으로서
수영장 물에 염화칼슘을 첨가하면 수영장 물의 pH를 조절하고 경도를 높여 콘크리트 벽의 부식을 줄일 수 있습니다. 르샤틀리에 원리와 이온 교환 효과에 따라 수영장 물 속 칼슘 이온 농도가 증가하면 콘크리트 구조물에 필수적인 칼슘 화합물의 용해 속도가 느려집니다.
해수 어항에 염화칼슘을 첨가하면 물속의 생물학적으로 이용 가능한 칼슘량이 증가하며, 어항에서 사육되는 연체동물과 장내 동물들은 이를 이용하여 탄산칼슘 껍데기를 형성합니다. 수산화칼슘이나 칼슘 반응기를 사용해도 같은 효과를 얻을 수 있지만, 염화칼슘을 첨가하는 것이 가장 빠르고 물의 pH에 미치는 영향도 가장 적습니다.
염화칼슘의 기타 용도
염화칼슘의 용해성 및 발열성 때문에 자체 발열 캔과 발열 패드에 사용됩니다.
염화칼슘은 콘크리트의 초기 경화 속도를 높이는 데 도움이 되지만, 염화 이온은 철근 부식을 유발할 수 있으므로 철근 콘크리트에는 사용할 수 없습니다. 무수 염화칼슘은 흡습성 때문에 콘크리트에 일정량의 수분을 공급할 수 있습니다.
석유 산업에서 염화칼슘은 고형물이 없는 염수의 밀도를 높이는 데 사용되며, 점토의 팽창을 억제하기 위해 유화 시추액의 수용액상에 첨가되기도 합니다. 또한 데이비 공정(Davy process)을 이용한 염화나트륨의 전해 용융으로 나트륨 금속을 생산하는 과정에서 용융점을 낮추는 플럭스로 사용됩니다. 세라믹 제조 시에는 점토 입자가 용액에 현탁되도록 하여 그라우팅 시 점토 입자의 사용을 용이하게 하는 재료 구성 요소 중 하나로 염화칼슘이 사용됩니다.
염화칼슘은 플라스틱 및 소화기의 첨가제, 폐수 처리의 여과 보조제, 용광로에서 원료의 응집 및 점착을 제어하여 침전을 방지하는 첨가제, 섬유 유연제의 희석제로도 사용됩니다.